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 * @Author: liusheng
 * @Date: 2022-04-17 20:12:15
 * @LastEditors: liusheng
 * @LastEditTime: 2022-04-17 20:42:59
 * @Description: 剑指 Offer II 030. 插入、删除和随机访问都是 O(1) 的容器
 * email:liusheng613@126.com
 * Copyright (c) 2022 by liusheng/liusheng, All Rights Reserved. 
 * 
剑指 Offer II 030. 插入、删除和随机访问都是 O(1) 的容器
设计一个支持在平均 时间复杂度 O(1) 下，执行以下操作的数据结构：

insert(val)：当元素 val 不存在时返回 true ，并向集合中插入该项，否则返回 false 。
remove(val)：当元素 val 存在时返回 true ，并从集合中移除该项，否则返回 false 。
getRandom：随机返回现有集合中的一项。每个元素应该有 相同的概率 被返回。
 

示例 :

输入: inputs = ["RandomizedSet", "insert", "remove", "insert", "getRandom", "remove", "insert", "getRandom"]
[[], [1], [2], [2], [], [1], [2], []]
输出: [null, true, false, true, 2, true, false, 2]
解释:
RandomizedSet randomSet = new RandomizedSet();  // 初始化一个空的集合
randomSet.insert(1); // 向集合中插入 1 ， 返回 true 表示 1 被成功地插入

randomSet.remove(2); // 返回 false，表示集合中不存在 2 

randomSet.insert(2); // 向集合中插入 2 返回 true ，集合现在包含 [1,2] 

randomSet.getRandom(); // getRandom 应随机返回 1 或 2 
  
randomSet.remove(1); // 从集合中移除 1 返回 true 。集合现在包含 [2] 

randomSet.insert(2); // 2 已在集合中，所以返回 false 

randomSet.getRandom(); // 由于 2 是集合中唯一的数字，getRandom 总是返回 2 
 

提示：

-231 <= val <= 231 - 1
最多进行 2 * 105 次 insert ， remove 和 getRandom 方法调用
当调用 getRandom 方法时，集合中至少有一个元素
 

注意：本题与主站 380 题相同：https://leetcode-cn.com/problems/insert-delete-getrandom-o1/
 */

#include <vector>
#include <unordered_map>
#include <unordered_set>
using namespace std;

//unordered_map solution
//the map keep the index of val;
class RandomizedSet {
public:
    /** Initialize your data structure here. */
    RandomizedSet() {

    }
    
    /** Inserts a value to the set. Returns true if the set did not already contain the specified element. */
    bool insert(int val) {
        if (elemMap.find(val) != elemMap.end())
        {
            return false;
        }

        elements.emplace_back(val);
        elemMap[val] = elements.size() - 1;
        return true;
    }
    
    /** Removes a value from the set. Returns true if the set contained the specified element. */
    bool remove(int val) {
        if (elemMap.find(val) != elemMap.end())
        {
            int index = elemMap[val];
            //last element
            int lastVal = elements.back();

            elements[index] = lastVal;
            elemMap[lastVal] = index;

            elemMap.erase(val);
            elements.pop_back();
            return true;
        }

        return false;
    }
    
    /** Get a random element from the set. */
    int getRandom() {
        int randomIndex = rand() % elements.size();
        return elements[randomIndex];
    }
private:
    vector<int> elements;
    unordered_map<int,int> elemMap;
};

//unordered_set solution
//to get random element in set,use the std::advance to get random iterator
class RandomizedSet {
public:
    /** Initialize your data structure here. */
    RandomizedSet() {

    }
    
    /** Inserts a value to the set. Returns true if the set did not already contain the specified element. */
    bool insert(int val) {
        if (elementSet.count(val))
        {
            return false;
        }
        elementSet.insert(val);
        return true;
    }
    
    /** Removes a value from the set. Returns true if the set contained the specified element. */
    bool remove(int val) {
        if (elementSet.count(val))
        {
            elementSet.erase(val);
            return true;
        }

        return false;
    }
    
    /** Get a random element from the set. */
    int getRandom() {
        int randomNum = rand() % elementSet.size();
        auto iter = elementSet.begin();
        std::advance(iter,randomNum);
        
        return *iter;
    }
private:
    unordered_set<int> elementSet;
};
